设计力学复习
设计力学知识点总结归纳
设计力学知识点总结归纳设计力学是机械工程领域中的重要学科，它研究物体的力学行为和结构的强度。
在设计过程中，掌握设计力学知识是至关重要的。
本文将对设计力学的相关知识进行总结归纳，帮助读者加深对这一领域的理解。
材料力学材料力学是设计力学的基础，它研究物质的力学行为。
了解材料的应力-应变关系对设计者来说至关重要。
材料的应力指材料内部的分子间相互作用力大小与方向，等于单位面积的力；应变指材料的变形程度。
应力和应变之间的关系可以通过应力-应变曲线表示。
在设计过程中，需要了解材料的弹性力学和塑性力学性质。
弹性力学涉及材料在给定应力作用下的弹性变形，以及恢复原状的能力。
塑性力学则研究材料的塑性变形，即超过弹性极限后的可持续变形。
设计者需要根据材料的力学性质来选择合适的材料，确保设计的可靠性和安全性。
静力学静力学是研究物体静止或平衡状态的力学分支。
静力学提供了确定物体平衡条件的方法，设计者可以利用这些方法进行结构的稳定性分析。
在静力学中，平衡条件是指物体所受的合力和合力矩都为零。
设计者需要了解物体的受力分析和力的合成原理。
受力分析可以帮助设计者确定物体受力的大小和方向，从而分析结构受力情况。
力的合成原理可以帮助设计者将多个力合成为一个等效力，简化受力分析过程。
动力学动力学研究物体在受力作用下的运动规律。
在设计过程中，了解物体的运动状态和响应对于设计者来说是至关重要的。
设计者需要考虑结构的动态响应，以确保结构在受到外部力的作用下保持稳定。
动力学涉及质点运动学和刚体动力学。
质点运动学研究物体的位置、速度和加速度之间的关系。
刚体动力学则研究刚体的运动规律和受力分析。
设计者可以利用运动学和动力学知识来分析结构受力和变形情况，从而优化设计。
结构力学结构力学是研究物体结构的强度和刚度的学科。
在设计过程中，了解结构力学知识可以帮助设计者选择合适的结构形式和尺寸，以满足设计要求。
结构力学涉及结构的静力学和动力学分析。
静力学分析可以确定结构所受的静力和力矩大小和方向，从而评估结构的稳定性。
工程机械设计中力学公式
动应力强度条件
的容许应力
（8.5）
构件受竖直方向冲击时的动荷系数
H-下落距离
（8.6）
构件受骤加荷载时的动荷系数
H=0
（8.7）
构件受竖直方向冲击时的动荷系数
v-冲击时的速度
（8.8）
疲劳强度条件
-疲劳极限
-疲劳应力容许值
K-疲劳安全系数
9能量法和简单超静定问题
序号
公式名称
公式
（9.1）
外力虚功：
（9.2）
内力虚功：
（9.3）
虚功原理：
变形体平衡的充要条件是：
（9.4）
虚功方程：
变形体平衡的充要条件是：
（9.5）
莫尔定理：
（9.6）
莫尔定理：
（9.7）
桁架的莫尔定理：
（9.8）
变形能：
（内力功）
（9.9）
变形能：
（外力功）
（9.10）
外力功表示的变形能：
（9.11）
内力功表示的变形能：
（9.12）
（2.27）
抗弯截面模量
（截面对弯曲的抵抗矩）
（2.28）
离中性轴最远的
截面边缘各点上
的最大正应力
（2.29）
横力弯曲梁横截
面上的剪应力
被切割面积对中性轴的
面积矩。
（2.30）
中性轴各点的剪
应力
（2.31）
矩形截面中性
轴各点的剪应力
（2.32）
工字形和T形截
面的面积矩
（2.33）
平面弯曲梁的挠
曲线近似微分方程
两端铰支的、细长压杆
的、临界力的欧拉公式
I取最小值
建筑力学知识点总结
建筑力学知识点总结一、静力平衡静力平衡是建筑力学中的基础知识点，它涉及到建筑结构各部分之间的受力关系。
在静力平衡中，我们需要掌握以下内容：1. 应力分析：建筑结构受到不同方向的力，需要进行应力分析，并确定各部分的受力情况。
2. 受力分析：对不同形状、结构的建筑进行受力分析，包括梁、柱、板、框架等。
3. 各种受力形式：拉力、压力、剪力、弯矩等受力形式的分析和计算。
4. 杆件受力：对杆件在受力时的受力情况进行分析，包括张力、挠度、位移等。
5. 平衡条件：在建筑结构中，各部分之间需要满足外力和内力平衡的条件，需要进行平衡分析。
二、结构稳定性结构稳定性是建筑力学中的重要知识点，它涉及到建筑结构在承受外部荷载时的稳定性情况。
在结构稳定性中，我们需要掌握以下内容：1. 稳定条件：建筑结构需要满足一定的稳定条件，包括受力平衡、几何稳定、材料稳定等。
2. 稳定性分析：对不同形式的建筑结构进行稳定性分析，包括平面结构、空间结构、倾斜结构等。
3. 屈曲分析：对建筑结构在受力时的屈曲情况进行分析和计算，包括临界载荷、屈曲形式等。
4. 建筑高度：建筑结构的高度对其稳定性有一定的影响，需要进行高度稳定性分析。
5. 结构材料：不同材料的建筑结构在受力时的稳定性情况有所不同，需要进行材料稳定性分析。
三、弹性力学弹性力学是建筑力学中的重要分支，它涉及到建筑结构在受力时的弹性变形情况。
在弹性力学中，我们需要掌握以下内容：1. 弹性模量：建筑结构在受力时的弹性模量情况对其受力性能有一定的影响，需要进行弹性模量分析和计算。
2. 应变分析：建筑结构在受力时会产生一定的应变，需要进行应变分析和求解。
3. 弹性极限：建筑结构在受力时会产生一定的弹性极限，需要进行弹性极限分析和计算。
4. 应力-应变关系：建筑结构在受力时的应力和应变之间存在一定的关系，需要进行应力-应变关系分析和求解。
5. 弹性能力：建筑结构的弹性能力对其受力性能有一定的影响，需要进行弹性能力分析和评定。
机械原理及设计知识点
机械原理及设计知识点介绍：机械原理和设计是机械工程领域中的重要组成部分，它涵盖了机械工程师必备的核心知识。
本文将介绍机械原理和设计的一些基本知识点，帮助读者了解和掌握这一领域的重要概念和技术。
第一部分：力学基础在机械原理和设计中，力学是一门基础学科。
它涉及了力的产生、传递和作用等方面的内容。
以下是一些力学基础知识点：1. 力的定义和单位：力是物体之间相互作用的结果，它的单位是牛顿(N)。
常见的力单位还包括千牛顿(kN)和兆牛顿(MN)等。
2. 力的合成和分解：当多个力同时作用在物体上时，可以通过合成力和分解力的方法来求解其合力和分力。
3. 牛顿第一定律：也称为惯性定律，指出物体在不受外力作用时将保持静止或匀速直线运动。
4. 牛顿第二定律：描述物体的加速度与作用力和物体质量的关系，力等于质量乘以加速度。
5. 牛顿第三定律：也称为作用-反作用定律，指出对于任何作用力，都存在一个与之大小相等、方向相反的反作用力。
第二部分：运动学运动学是研究物体运动的学科，它在机械原理和设计中扮演着重要角色。
以下是一些与运动学相关的知识点：1. 位移、速度和加速度：位移描述了物体在一段时间内从一个位置到另一个位置的变化，速度是位移对时间的导数，而加速度是速度对时间的导数。
2. 直线运动和曲线运动：物体可以沿直线或曲线路径移动，对于不同类型的运动，可以使用不同的数学表达式和运动方程。
3. 匀速运动和变速运动：如果物体在等时间间隔内位移相等，则称其为匀速运动；如果位移到不同时刻的位移不相等，则称其为变速运动。
4. 动能和动能定理：动能是物体由于运动而具有的能量，它等于物体质量乘以速度的平方的一半。
动能定理规定了物体的动能与其所受的净外力和位移之间的关系。
第三部分：静力学静力学是研究物体静止状态下的力学学科，它在机械设计中扮演着重要的角色。
以下是一些与静力学相关的知识点：1. 浮力和压力：浮力是液体或气体中物体受到的向上的力，与所浸泡的液体或气体的体积有关。
复合材料结构与力学设计复结习题(本科生)
E1=134GPa ， E2=10GPa ， G12=5.9GPa ， 21 =0.28 。
4.5 某碳纤维复合材料受拉平板，所承受的载荷为 500N/mm ，根据所采用的材
料体系确定的设计许用拉应变为 5000 ，采用正交各向异性铺层，最小铺层比
例不小于 10% 。试设计确定该壁板的铺层。 已知所采用的 T300/ 环氧树脂单层板
复合材料单向板的弹性常数为：弹性常数为：
E1 =126GPa, E2 =11GPa ，
G12 =6.6GPa ， 21 =0.28 ；泡沫芯层性能为： Ec 57.2MPa ,Gc 21.5MPa , 1/3 。 梁翼缘的抗压强度为 600MPa ，腹板的剪切强度为 120MPa 。复合材料薄壁箱形
少兆帕？（取ρ f=2.54g/cm 3）。
§3 复合材料结构的设计方法
3.1 简述 FRP 结构的设计过程。
3.2 FRP 结构主要采用哪几类设计方法 ?
Байду номын сангаас
3.3 传统的允许应力确定时主要考虑哪些因素 ?
3.4 耐腐蚀制品设计中允许应变的取值如何 ? 如何确定 ?
3.5 什么是 A 基准值？什么是 B 基准值？
况下的各层合板的剪切强度和剪切弹性模量：
（ 1）单向板 0°铺设；（ 2）单向板 90°铺设；（3）层合板 (0 °/90 °)s 铺设；（4）层
合板 (±45°)s 铺设；
6.8 一复合材料层合板梁，梁的宽度为 15mm ，跨度为 64mm 。由四层正交各向
异性板叠合而成，且每层的弹性主轴均沿梁轴方向，每层厚度为
3.6 什么是标准值？
3.7 复合材料层合板设计的铺层原则有哪些（列举不少于 5 条）？
山大钢筋混凝土结构设计原理复习题及答案
1、钢筋和混凝土的物理力学性能不同，它们能够结合在一起共同工作的主要原因是钢筋与混凝土之间的粘结里和钢筋与混凝土的线膨胀系数数值相近。
2、钢筋的变形性能用伸长率和冷弯性能两个基本指标表示。
3、钢筋强度标准值用于正常使用极限状态的验算，设计值用于承载能力极限状态的计算。
4、冷拔可以同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度。
5、《规范》规定以边长为150mm 的立方体在20±3℃的温度和相对湿度在以上的潮湿空气中养护90% ，依照标准试验方法测得的具有28d 95% 保证率的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度，并用符号f cu,k表示。
6、适筋梁的破坏始于纵向受拉钢筋先屈服，它的破坏特征属于塑性破坏。
超筋梁的破坏始于受压区混凝土先压碎，它的破坏特征属于脆性破坏。
7、斜截面受弯承载力是通过剪跨比来予以保证的。
二、选择题1、混凝土保护层厚度是指（B ）(A) 箍筋的外皮至混凝土外边缘的距离(B) 受力钢筋的外皮至混凝土外边缘的距离(C) 受力钢筋截面形心至混凝土外边缘的距离2、单筋矩形截面梁正截面承载力与纵向受力钢筋面积A s的关系是（C ）(A) 纵向受力钢筋面积愈大，承载力愈高(B) 纵向受力钢筋面积愈大，承载力愈小(C) 适筋条件下，纵向受力钢筋面积愈大，承载力愈大3、少筋梁正截面受弯破坏时，破坏弯矩是（ A ）(A) 小于开裂弯矩(B) 等于开裂弯矩(C) 大于开裂弯矩4、无腹筋梁斜截面受剪破坏形态主要有三种，对同样的构件，其斜截面承载力的关系为（ B ）(A) 斜拉破坏>剪压破坏>斜压破坏(B) 斜拉破坏<剪压破坏<斜压破坏(C) 剪压破坏>斜压破坏>斜拉破坏(D) 剪压破坏=斜压破坏>斜拉破坏5、混凝土柱的延性好坏主要取决于（B ）(A) 混凝土的强度等级(B) 纵向钢筋的数量(C) 箍筋的数量和形式三、简答题1、结构极限状态的定义是什么？有哪几类？参考答案：答：整个结构或结构的一部分超过某一特定临界状态就不能满足设计规定的某一功能要求，该特定临界状态称为该功能的极限状态。
机械设计的力学基础知识
4、疲劳曲线和疲劳极限
1) 过程 裂纹萌生——裂纹扩展——最终瞬断
2) 特征
(1) 小应力 (3)敏感性
(2) 持续性 (4) 突发性
3) 疲劳曲线
5、零件的疲劳极限
(1) 应力集中的影响：有效应力集中系数 (2) 绝对尺寸的影响：绝对尺寸系数 (3) 表面状态的影响：表面状态系数
8、接触强度
两个零件(如摩擦轮、齿轮、滚动轴承等)通过点接 触或线接触传递载荷时，受载后在接触部分产生局 部弹性变形，接触面积很小而表层产生很大的应力， 称为接触应力。
1.2 机械零部件的失效形式与设计准则
1.2.1 失效分析与设计准则
失效定义：机械零件由于某些原因丧失工 作能力或达不到设计要求的性 能时，称为失效。
1.1 载荷和应力
1.1.1 机械零部件的工作能力
以传动为主的零件一般要求有一定的强度和刚度， 即在工作负荷下不发生破坏和过大的变形；
具有相对运动并传力的零件需要有较好的耐磨性； 高速转动的零件则要具有较高的振动稳定性。
1.1.2 机械零件的强度
根据工作条件不同 静强度和疲劳强度 根据破坏部位和破坏形式的不同 整体强度和表面强度。
工作能力：在不发生失效的情况下，零件 所能安全工作的限度。通常此 限度是对载荷而言，所以习惯 上称为承载能力。
强度失效
整体破坏 拉、弯、纽、剪
表面破坏
挤压（面接触） 接触（点、线）
刚度失效 变形过大
失效
磨损 失稳
其他
磨粒磨损 胶合磨损
压杆稳定（侧弯） 振动失稳（共振）
不自锁（斜面、螺旋） 打滑（摩擦传动）
松脱（如螺钉） 过热
结构设计原理知识点总复习
结构设计原理知识点总复习一、力学基础力学是结构设计的基础，了解力学的基本概念对于结构设计至关重要。
这包括静力学、动力学和弹性力学等方面的知识。
静力学是研究在静止状态下物体之间相互作用力的平衡关系，动力学是研究物体在运动状态下受到的力和加速度的关系，弹性力学是研究物体在受外力作用下发生形变和位移时所产生的内力关系。
对于结构设计来说，需要熟悉力学的基本原理和公式，并能够应用于实际的结构计算中。
二、结构稳定性结构稳定性是指结构在受到外力作用下仍能保持平衡和安全的能力。
在结构设计中，需要考虑各种稳定性问题，包括整体稳定性、局部稳定性和稳定性分析等。
整体稳定性是指结构整体的稳定性，例如房屋的整体抗倾覆能力；局部稳定性是指结构各个部件的稳定性，例如柱子或梁的抗弯矩能力；稳定性分析是指通过计算和分析结构的承载能力和位移变形来评估结构的稳定性。
在结构设计中，需要采取一系列措施来保证结构的稳定性，例如增加结构的抗倾覆能力和抗弯能力，并进行合理的稳定性分析。
三、荷载分析荷载分析是指研究结构受到的各种外荷载的作用和影响。
在结构设计中，需要考虑静力荷载和动力荷载等。
静力荷载是指结构受到的恒定荷载和可变荷载的作用，恒定荷载是指不会发生明显变化的荷载，例如自重和永久荷载；可变荷载是指会有明显变化的荷载，例如雪荷载和风荷载。
动力荷载是指结构受到的地震荷载和振动荷载的作用。
在荷载分析中，需要根据规范和实际情况来确定荷载的大小和作用方式，并进行相应的计算和分析。
四、材料力学材料力学是指研究材料在受力作用下的强度和变形性能。
在结构设计中，需要研究结构所使用的材料的强度和刚度等特性，例如钢材的屈服强度和混凝土的抗压强度。
同时，还需要了解材料的应力应变关系，根据材料的力学性能来进行结构设计和材料选择。
五、结构设计原则结构设计原则是指在进行结构设计时需要遵循的一些基本原则。
这包括力学平衡原理、能量最小原理和经济性原则等。
力学平衡原理是指结构在受到外力作用下需要保持力学平衡，力的合力为零，力的和力矩为零；能量最小原理是指结构需要在满足力学平衡的前提下，通过调整结构的形状和材料的使用来使结构的能量最小化；经济性原则是指在结构设计中需要尽量减少材料和劳动力的使用，使结构的成本最低，效益最大。
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设计力学复习
复习资料
一、 填空题 1、杆件的基本变形有
轴向拉伸与压缩 、剪切、扭
转、弯曲 四种形式。
2、正应变的计算公式E
σ
ε=
中E 为
弹性模量 ，切应力的计算公
式p
x I M ρ
τ=
中ρ为 曲率半径 。
3、强度是指构件抵抗__
破坏_的能力，刚度是指构件抵抗变形的能
力，稳定性是指受压杆件要保持_
平衡形式转变__的能力。
4、矩形截面梁受弯曲变形，如果梁横截面的高度增加一倍时，则梁内的最大正应力为原来的
1/4 倍。
5、.梁发生平面弯曲时其横截面绕
中性轴 旋转
6、已知圆形截面的直径为d,则，则Ip =32/4d π。
7、载荷按其作用在结构上的分布情况来分，可分为 集中载荷 和
分布载荷两种。
8、力的两种效应为
运动 效应和变形 效应。
9、力的三要素是 力的大小 、方向 和作用点 。
10、力偶三要素是 力偶平面 、力偶矩的大小和转向 。
11、一圆轴用低碳钢材料制作，若抗扭强度不够，采用
增加圆轴直
径 的措施对于提高其强度最为有效。
12、已知矩形截面，120mm h =，60mm b =，Ip= 648x107mm 4。
13、梁发生平面弯曲时其中性层上的正应力为 0 。
14、材料的塑性指标有
延伸率断 和 断面收缩率 。
15、在理论分析时，为使问题得到简化，对材料的性质做了 连续性假设、均匀性假设和各向同性假设 三个基本假设。
16、提高构件抗弯刚度的措施有 增大截面高度、提高材料的弹性模量、调整构件的跨长和改变结构形式。
17、杆件截面上某点的分布内力集度称为该点处的 。
它沿着截面法线方向的分量称为 ；而沿着截面切线方向的分量称为 。
二、 试绘制梁的剪力图和弯矩图（图中支座AB 处支反力分别为F A 和F B ）
（每个内力图5分，共10分）
F Q 3ql 2/2
qL qL 2/2
q
A B
M
三、简答题（10分）
1、试对下图进行几何组成分析，并指出体系是哪一种体系。
若有多余联系，其多余联系的数目是多少？
FC、FE与
满足基本规则二，
合成大刚片
Ⅰ；刚片Ⅰ与
BC、EB也满足
基本规则二，
合成大刚片
Ⅱ；刚片Ⅱ与AD间又4根连杆，去掉一根刚好满足基本规则一，因此体系属于超静定体系，多余联系数目是1。
2、试对下图进行几何组成分析，并指出体系是哪一种体系。
若有多余联系，其多余联系的数目是多少？
杆件AB、CE都只与刚片BCD和基座相连，因此杆件AB、CE可看作连杆，刚片BCD 和基座相连虽由三根连杆连接，但是三根连杆汇交于一点，并且不满足基本规则一，故
体系属于可变体系中的瞬变体系。
四、 计算题（共40分）
1、（15分）如下图所示汽车的传动轴AB 由45钢无缝钢管制成，外径D=90mm ，壁厚t=2.5mm 。
该轴传递的最大转矩为M ，材料的许用切应力[τ]=60Mpa 。
（1）求轴内的最大切应力m ax τ。
（2）试校核轴的强度是否安全。
解：（1）传动轴的扭矩为：M M x
=
传动轴横截面上的抗扭截面系
数为：
)
)90
85(1(1610914.3)1(164634
3
-⨯⨯=-=-απD W p
（2）传动轴内的最大切应力为： p
x
W M =
max τ
（3）由扭转强度条件得：
MPa 60][max
=ττ
故传动轴的强度足够。
2、（15分）如下图所示矩形截面的悬臂梁，已知截面的尺寸为b ，h ，L ，梁材料的许用应力[σ]=100Mpa ，问作用于梁自由端的许可载荷P 为多少？
解：（1）绘制弯矩图，如下图，
确定危险截面在固定端面，弯矩为
M z = PL
（2）计算横截面的抗弯截面系数：
d
D
L
B
A P
6
2
bh W z =
（3）由弯曲强度条件计算梁的许可载荷[P]
][max
σσ
≤==z
z W PL W M
L
W P z
][σ≤
故梁自由端的许可载荷为：
3、（10分）已知梁的跨度L ，均布载荷q,圆木直径，木材弹性模量E=10GPa,梁的相对允许挠度[l f /]=0.005。
解：梁可简化为均布载荷作用下的简支构件，查表9-1得最大挠度计算试
f =4
3845EI ql
式中，64
π4
d I =
梁的刚度
EI
ql ElI ql l f 3845384534== ]/[005.0l f l
f
=≤ 故，此构件的刚度足够。
4、 （15分）如下图所示某汽车方向盘的直径为D １，设驾驶员每只手加在
方向盘上的切向力F 。
方向盘下的转向轴为空心圆管，外径D ，内径d 。
试求：
（1）转向轴内的最大切应力τMAX 。
（2）若轴的[τ]=60Mpa ，求手能施加的最大力[F]。
解：（1）作用在转向轴上的外力偶：
M=F D １ 转向轴横截面上的扭矩为： M X =M
转向轴横截面上的抗扭截面系数为：
16)1(4
3
απ-=D w p
转向轴横截面内的最大切应力为：
p
z w M
=τ （2）当手施加的力为F 时，转向轴内的最
大切应力为：p
z w M =τ 由轴的扭转强度条件有： []ττ≤ 即：][1
ττ≤==p
p z
w FD w M 1
][D w F p
⋅≤
τ
所以手能施加的最大载荷为 ．
5、 （15分）如下图所示圆形截面的木质简支梁，材料的许用应力为
[σ]=10Mpa ，已知圆截面的直径为d ，q ，L ，试校核梁的强度是否安全
解：
（1）计算约束力
2
qL R R B
A == （2）绘制弯矩图，如上图，确定危险截面在梁的正中截面，
弯矩为
8
2
qL M z =
（3）计算横截面的抗弯截面系数：
32
3
d W z π=
（4）进行抗弯强度校核：
d
q B
A R A R B
z
z nax W M =
σ MPa
10][max =σσ
故此梁的强度安全。
6、 （10分）有一根均质构件，如下图所示，中间有一集中载荷P ，构件自重为q ，构件材料的弹性模量E=10Mpa ，I=2×108mm 4，相对允许挠度[l f /]=0.005。
试用叠加法求构件的最大挠度，并校核该构件的刚度。
解：此构件为简支梁，集中荷截在构件中点时构件的挠度最大，且均布载荷最大挠度也发生在构件的中点，根据线形叠加原理，两载荷同时作用时，最大挠
度仍然在构件的中点。
下面分别查表9-1中P 和q 作用下的挠度
在均布载荷q 作用下的跨中
4
3845)(EI
ql
q f =
EI
Pl p f 48)(3
=
)
()(p f q f f +=
]
/[005.0/l f L f =≤
故，此构件的刚度足够。
7、 由铸铁制造的简支梁，受力及横截面尺寸如图，Z 为中性轴，已知材
料的抗拉许用应力[σt ]=45MPa ，抗压许用应力[σc ]=160MPa ，
I Z =7.65⨯106mm 4。
试求C 截面上的最大弯曲拉应力+
m ax σ与最大弯曲压应力-m ax σ。
并校核梁的弯曲正应力强度。
（16分）
y
88 A B
C z 52 1m 1m
KNm Pl
M 64
max ==
（4
分）
]
[78.40max max max
t Z
MPa I y M σσ
≤==+
+ （6
分）
]
[02.69max
max max
c Z
MPa I y M σσ
≤=-=-
- （6
分）
五、 论述题（20分）
举例说明设计力学在工程、生活中的应用。
(考试前查找资料，写好，考试时誊写到试卷上。
)。